园艺学报 ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (12): 2689-2700.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-1095
收稿日期:
2023-08-24
修回日期:
2023-11-13
出版日期:
2023-12-25
发布日期:
2023-12-29
通讯作者:
基金资助:
ZHANG Shaoran1, ZONG Qi1, LIU Yang2, JIANG Ling2,*()
Received:
2023-08-24
Revised:
2023-11-13
Published:
2023-12-25
Online:
2023-12-29
摘要:
柑橘植株是否感染黄龙病,可通过qPCR检测其病原韧皮部杆菌(Candidatus Liberibacter Asiaticus,CLas)来判断,但是不同组织样本影响检测结果,因此有必要研究韧皮部杆菌在不同组织中的定位。以柑橘黄龙病韧皮部杆菌的核糖核苷酸还原酶(Ribonucleotide Reductase,RNR)β亚基基因序列为依据,设计和制备123 bp的RNA探针,经原位杂交试验,在显微镜下能清晰地观察到阳性植株筛管和伴胞中的可视化蓝色杂交信号,导管呈环纹结构。CLas在不同器官中的分布存在显著差异,与新生组织根尖和茎尖相比,RNR基因在枝皮、叶柄、叶脉的韧皮部中的定位更准确。原位杂交的可视化结果与qPCR检测结果一致。
张少然, 宗琪, 刘阳, 姜玲. 柑橘黄龙病病原菌nrdB基因的原位杂交分析[J]. 园艺学报, 2023, 50(12): 2689-2700.
ZHANG Shaoran, ZONG Qi, LIU Yang, JIANG Ling. In Situ Hybridization Analysis of Distinctive Ribonucleotide Reductase β Subunit Gene from Candidatus Liberibacter Asiaticus of Citrus[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2023, 50(12): 2689-2700.
程序 Procedure | 蒸馏水 Distilled water | 95%乙醇 95%Ethanol | 叔丁醇 Tert-butylalcohol |
---|---|---|---|
第1次(0 h)The first time | 4.0 | 5.0 | 1.0 |
第2次(1~ 4 h)The second time | 3.0 | 5.0 | 2.0 |
第3次(1~ 4 h)The third time | 1.5 | 5.0 | 3.5 |
第4次(1~ 4 h)The fourth time | 0 | 5.0 | 5.0 |
第5次(1~ 4 h)The fifth time | 0 | 2.5 | 7.5 |
第6次(0.5 ~ 2 h)The sixth time | 0 | 0 | 10.0 |
第7次(0.5 ~ 2 h)The seventh time | 0 | 0 | 10.0 |
表1 FAA固定样品的脱水程序
Table 1 Dehydration procedures of the samples for FAA fixed mL
程序 Procedure | 蒸馏水 Distilled water | 95%乙醇 95%Ethanol | 叔丁醇 Tert-butylalcohol |
---|---|---|---|
第1次(0 h)The first time | 4.0 | 5.0 | 1.0 |
第2次(1~ 4 h)The second time | 3.0 | 5.0 | 2.0 |
第3次(1~ 4 h)The third time | 1.5 | 5.0 | 3.5 |
第4次(1~ 4 h)The fourth time | 0 | 5.0 | 5.0 |
第5次(1~ 4 h)The fifth time | 0 | 2.5 | 7.5 |
第6次(0.5 ~ 2 h)The sixth time | 0 | 0 | 10.0 |
第7次(0.5 ~ 2 h)The seventh time | 0 | 0 | 10.0 |
程序 Procedure | 各成分占比例The proportion of each component | 石蜡温度/℃ Temperature of paraffin | |
---|---|---|---|
叔丁醇Tert-butylalcohol | 石蜡Paraffin | ||
第1次The first time | 2/3 | 1/3 | 48 |
第2次The second time | 1/2 | 1/2 | 48 |
第3次The third time | 1/3 | 2/3 | 48 |
第4次The fourth time | 0 | 1/1 | 48 |
第5次The fifth time | 0 | 1/1 | 54 |
第6次The sixth time | 0 | 1/1 | 58 |
表2 样品的浸蜡程序
Table 2 Dipping Procedure of wax for samples
程序 Procedure | 各成分占比例The proportion of each component | 石蜡温度/℃ Temperature of paraffin | |
---|---|---|---|
叔丁醇Tert-butylalcohol | 石蜡Paraffin | ||
第1次The first time | 2/3 | 1/3 | 48 |
第2次The second time | 1/2 | 1/2 | 48 |
第3次The third time | 1/3 | 2/3 | 48 |
第4次The fourth time | 0 | 1/1 | 48 |
第5次The fifth time | 0 | 1/1 | 54 |
第6次The sixth time | 0 | 1/1 | 58 |
图1 探针制备用到的限制性酶切位点的序列信息 括号中的数值指碱基的位置。
Fig. 1 Sequence information of restriction sites used in probe preparation The value in parentheses refers to the position of the base.
引物 Primer | 引物序列(5′-3′) Primer sequences | 片段长度/bp Fragment length | GenBank 编号 GenBank Location accessory | 参考文献 Reference |
---|---|---|---|---|
COX+ | gtatgccacgtcgcattccaga | 68 | CX297817 72-93 | Li et al., |
COX- | gccaaaactgctaagggcattc | CX297817 118-139 | ||
RNRf | catgctccatgaagctaccc | 80 | CP010804.1 5434-5455 | Zheng et al., |
RNRr | ggagcatttaaccccacgaa | CP010804.1 5493-5514 |
表3 qPCR检测黄龙病所用的引物
Table 3 Primers used in qPCR detection of Huanglongbing disease
引物 Primer | 引物序列(5′-3′) Primer sequences | 片段长度/bp Fragment length | GenBank 编号 GenBank Location accessory | 参考文献 Reference |
---|---|---|---|---|
COX+ | gtatgccacgtcgcattccaga | 68 | CX297817 72-93 | Li et al., |
COX- | gccaaaactgctaagggcattc | CX297817 118-139 | ||
RNRf | catgctccatgaagctaccc | 80 | CP010804.1 5434-5455 | Zheng et al., |
RNRr | ggagcatttaaccccacgaa | CP010804.1 5493-5514 |
图2 韧皮部杆菌psy62中5个核糖核酸还原酶β-亚基基因(nrdB)相关序列比对
Fig. 2 Alignment of five ribonucleotide reductase β subunit gene(nrdB)related sequences in Candidatus Liberibacter asiaticus strains psy62
图3 探针制备时测序结果(a)及RNA的反义链凝胶电泳图(b) M:RNA 标样;1:RNR特异片段的反义链探针;2:正义链探针。
Fig. 3 Sequencing results during probe preparation(a)and antisense strand gel electrophoresis of RNA(b) M:RNA marker;1:Anti-sense RNA probe of special fragment of ribonucleotide reductase(RNR)β subunit;2:Sense RNA probe.
图4 ‘爱莎'杂柑叶柄切片上黄龙病菌RNR基因在韧皮部中的表达特征 A:采用RNA反义链探针杂交,韧皮部筛管呈现蓝色信号(150×);B:以RNA正义链探针杂交作对照,没有产生蓝色杂交信号(150×);C:杂交信号呈现出大小不等的蓝色颗粒状(500×);D:显微镜下筛管和伴胞中蓝色杂交信号清晰可见(目镜10×,物镜20×)。s:筛管;c:伴胞;ph:韧皮部;xy:木质部。
Fig. 4 Expression characteristics of RNR gene in phloem of citrus petiole A:On petiole sections of‘Aisha'hybrid(Citrus reticulata‘Ehime 38'× C. reticulata Blanco)infected by Huanglongbing disease,hybridization with RNA antisense strand probe it was showed blue signal in sieve tube of phloem(150×);B:In the control,no blue hybridization signal was generated in phloem with RNA sense probe hybridization(150×);C:At a magnification of 500 times,the hybridization signal presented blue granules of varying sizes;D:Under an Olympus BX63 microscope,the blue hybridization signal was clearly visible in the sieve tube and companion cell(eyepiece 10×,objective 20×). s:Sieve tube;c:Companion cell;ph:Phloem;xy:Xylem.
图5 ‘爱莎'嫩枝皮纵切片(A)、叶柄横切片(B)、叶脉纵切片(C)、根尖纵切片(D)RNA反义链探针的原位杂交信号 A、D采用VHX-6000超景深三维显微系统观察,B、C采用Olympus CX23显微镜观察。ph:韧皮部,xy:木质部。
Fig. 5 In situ hybridization signals of RNA antisense strand probes in longitudinal branch peel section(A),petiole crosscut slice(B),vein longitudinal section(C),and root tip longitudinal section(D)of‘Aisha' A and D were observed by VHX-6000 ultra-depth of field three-dimensional microscopic system,B and C were observed by Olympus CX23 microscope. Ph:Phloem;xy:Xylem.
图6 ‘南丰蜜橘SS-28'嫩枝皮纵切片(A)、叶脉纵切片(B)、叶柄纵切片(C)、茎尖纵切片(D)RNA反义链探针的原位杂交信号 A、B采用Olympus CX23显微镜观察,C、D采用VHX-6000超景深三维显微系统观察。ph:韧皮部;xy:木质部;lp:叶原基;m:生长点。
Fig. 6 In situ hybridization signals of RNA antisense strand probes in longitudinal section(A),longitudinal section(B),longitudinal section of petiole(C)and longitudinal section of stem tip(D)of‘Nanfeng Mandarin SS-28' G and H were observed by VHX-6000 ultra-depth of field three-dimensional microscopic system,E and F were observed by Olympus CX23 microscope. ph:Phloem;xy:Xylem;lp:Leaf primordium;m:Meristem.
品种 Cultivar | 样品 Sample | CTRNR | CTCOX | ∆∆CT | ∆∆CT平均值 ∆∆CT mean | 2-∆∆CT | 黄龙病 HLB |
---|---|---|---|---|---|---|---|
对照Control | 阴性对照Negative control | 28.583 ± 0.180 | 14.517 ± 0.157 | 0 | 0 | 1 | - |
阳性对照Positive control | 31.964 ± 0.944 | 23.549 ± 0.270 | -5.421 | -5.651 | 50.25 | + | |
爱莎Aisha | 枝皮Bark | 29.362 ± 1.713 | 16.886 ± 0.435 | -2.963 | -1.59 | 3.01 | + |
叶脉Veins | 29.011 ± 2.202 | 17.054 ± 0.471 | 1.710 | -2.108 | 4.31 | + | |
根Root | 30.834 ± 1.418 | 15.240 ± 0.294 | 3.593 | 1.529 | 0.35 | - | |
茎尖Shoot tip | 33.835 ± 1.728 | 18.306 ± 0.110 | 3.764 | 1.463 | 0.36 | - | |
叶柄Petiole | 28.047 ± 3.002 | 14.748 ± 0.110 | -4.645 | -0.767 | 1.70 | + | |
南丰蜜橘SS-28 Nanfeng Mandarin SS-28 | 枝皮Bark | 28.845 ± 1.115 | 16.691 ± 0.218 | -3.006 | -1.912 | 3.76 | + |
叶脉Veins | 31.175 ± 1.616 | 17.277 ± 0.044 | -0.028 | -0.167 | 1.12 | + | |
根Root | 34.692 ± 0.280 | 16.536 ± 0.438 | 3.304 | 4.091 | 0.06 | - | |
茎尖Shoot tip | 33.298 ± 1.978 | 16.476 ± 0.072 | 4.108 | 2.757 | 0.15 | - | |
叶柄Petiole | 34.349 ± 1.144 | 16.409 ± 0.688 | 4.703 | 3.875 | 0.07 | - |
表4 柑橘不同器官中韧皮部杆菌中RNR基因的相对表达量分析
Table 4 Relative expression levels of RNR genes in phloem bacilli in different organs of citrus
品种 Cultivar | 样品 Sample | CTRNR | CTCOX | ∆∆CT | ∆∆CT平均值 ∆∆CT mean | 2-∆∆CT | 黄龙病 HLB |
---|---|---|---|---|---|---|---|
对照Control | 阴性对照Negative control | 28.583 ± 0.180 | 14.517 ± 0.157 | 0 | 0 | 1 | - |
阳性对照Positive control | 31.964 ± 0.944 | 23.549 ± 0.270 | -5.421 | -5.651 | 50.25 | + | |
爱莎Aisha | 枝皮Bark | 29.362 ± 1.713 | 16.886 ± 0.435 | -2.963 | -1.59 | 3.01 | + |
叶脉Veins | 29.011 ± 2.202 | 17.054 ± 0.471 | 1.710 | -2.108 | 4.31 | + | |
根Root | 30.834 ± 1.418 | 15.240 ± 0.294 | 3.593 | 1.529 | 0.35 | - | |
茎尖Shoot tip | 33.835 ± 1.728 | 18.306 ± 0.110 | 3.764 | 1.463 | 0.36 | - | |
叶柄Petiole | 28.047 ± 3.002 | 14.748 ± 0.110 | -4.645 | -0.767 | 1.70 | + | |
南丰蜜橘SS-28 Nanfeng Mandarin SS-28 | 枝皮Bark | 28.845 ± 1.115 | 16.691 ± 0.218 | -3.006 | -1.912 | 3.76 | + |
叶脉Veins | 31.175 ± 1.616 | 17.277 ± 0.044 | -0.028 | -0.167 | 1.12 | + | |
根Root | 34.692 ± 0.280 | 16.536 ± 0.438 | 3.304 | 4.091 | 0.06 | - | |
茎尖Shoot tip | 33.298 ± 1.978 | 16.476 ± 0.072 | 4.108 | 2.757 | 0.15 | - | |
叶柄Petiole | 34.349 ± 1.144 | 16.409 ± 0.688 | 4.703 | 3.875 | 0.07 | - |
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